Что такое DIgSILENT PowerFactory?
DIgSILENT PowerFactory — ведущее в мире интегрированное программное обеспечение для анализа электроэнергетических систем, разработанное DIgSILENT GmbH (Германия, основана в 1976 году — DIgital SImuLator for Electrical NeTworks). Это эталонный инструмент для проектирования, эксплуатационного планирования и анализа электрических сетей — от малых микросетей до крупнейших межсистемных сетей континентального масштаба.
Текущая версия: PowerFactory 2026 (выпущена в феврале 2026 года). Версии PowerFactory 2025 и 2024 также находятся на активной поддержке.
PowerFactory применяется электросетевыми компаниями, операторами энергосистем, инжиниринговыми организациями, EPC-подрядчиками, разработчиками проектов ВИЭ, производителями оборудования, научными и учебными заведениями более чем в 150 странах.
Ключевые характеристики:
- Более 30 лет непрерывного развития
- Единый исполняемый файл — никаких переключений между модулями и передач результатов
- Вертикально-интегрированная концепция модели — одна модель используется во всех видах расчётов
- Многопользовательский сервер баз данных с управлением правами доступа
- Полноценное скриптование на DPL (DIgSILENT Programming Language) и Python
- Интерфейсы: CIM/CGMES, PSS/E, ГИС, SCADA, OPC, ODBC
Для энергетиков России: DIgSILENT PowerFactory широко используется в российской электроэнергетике — в том числе в структурах ПАО «Россети», «СО ЕЭС», генерирующих компаниях и отраслевых институтах. Программа поддерживает расчёты по стандартам IEC, которые являются базой для российской нормативной базы (ГОСТ/СТО) в части методологии расчётов токов КЗ и анализа устойчивости.
Кто использует DIgSILENT PowerFactory?
- Системный оператор / ФСК / межрегиональные сетевые компании — планирование развития сети, анализ (N-1)-надёжности, расчёты перетоков, совместимость с процедурами ENTSO-E (D2CF/DACF/IDCF) для международного планирования
- Распределительные сетевые организации (РСО) — планирование развития распределительных сетей, интеграция распределённой генерации, оптимизация потерь
- Разработчики электростанций — технологическое присоединение к сети, подтверждение соответствия ГОСТ/STO в части характеристик ФРТ (fault ride-through), реактивной мощности, поведения при КЗ
- Разработчики проектов ВИЭ — исследования по интеграции ветровых и солнечных электростанций, СНЭС
- EPC-подрядчики — проектирование систем электроснабжения промышленных объектов, расчёты РЗА, расчёты дуговой защиты
- Инжиниринговые организации — независимые расчёты для заказчиков на всех уровнях напряжения
- Производители оборудования — модели цифровых двойников, верификация при заводских испытаниях
- Университеты и научные организации — подготовка специалистов и научные исследования в области электроэнергетики
Основные расчётные функции
Потокораспределение (Расчёт установившегося режима)
Анализ профилей напряжения, перетоков мощности и потерь в установившемся режиме:
- Симметричное и несимметричное потокораспределение — трёхфазные, двухфазные и однофазные системы переменного тока
- Алгоритмы: Ньютон-Рафсон, линейный, DC-потокораспределение, оптимальное потокораспределение (OPF)
- Зависящие от напряжения модели нагрузок (ZIP-нагрузки), оптимизация положений РПН трансформаторов (OLTC)
- Управление реактивной мощностью — ограничения генераторов по реактивной мощности, батареи конденсаторов, СТАТКОМы
- Автоматическое регулирование напряжения через РПН трансформаторов и систему возбуждения генераторов
- Минимизация потерь и оптимизация секционирования в распределительных сетях
- Оптимальное размещение конденсаторных батарей и подбор сечений кабелей для распределительных сетей
- Оценка состояния сети (State Estimation) для анализа режима в реальном времени
- Оптимизация баланса фаз — снижение несимметрии в сетях низкого напряжения
- Результаты: напряжения в узлах, загрузка ветвей, положения РПН, перетоки реактивной мощности
Расчёт токов КЗ
Расчёт токов короткого замыкания по международным стандартам:
- Метод полного расчёта (МЭК 60909) и метод наложения — оба поддерживаются
- Виды КЗ: трёхфазное, однофазное, двухфазное, двойное замыкание на землю
- Симметричные и несимметричные расчёты токов КЗ
- Максимальные и минимальные токи КЗ для выбора оборудования и расчёта уставок РЗА
- Расчёт дуговой защиты — уровни падающей энергии, зоны защиты (IEEE 1584)
- Расчёт токов КЗ в цепях постоянного тока, в том числе в биполярных HVDC-системах и двухполюсных батарейных моделях
- Развёртка токов КЗ вдоль сети
- Автоматический выбор коммутационной аппаратуры с учётом ограничивающего эффекта предохранителей
RMS-моделирование устойчивости (переходные процессы)
Моделирование во временно́й области на интервалах от секунд до минут:
- Динамическая устойчивость — реакция на крупные возмущения: КЗ, коммутации, отключения нагрузки
- Малосигнальная устойчивость — анализ собственных значений, коэффициенты участия, колебательные моды
- Динамическая устойчивость по напряжению — Q-V и P-V кривые по мощности
- Долгосрочная устойчивость — медленные процессы на протяжении минут (восстановление частоты и напряжения)
- Модели генераторов: синхронные машины с АРВ (AVR), стабилизаторами (PSS), регуляторами частоты вращения (governor)
- RMS-модели ветроустановок и инверторов СЭС по стандартам IEC 61400-27-1 и WECC
- Квазидинамическая симуляция (QDSL) — поддержка DC-потокораспределения
- Распараллеливание расчётов RMS-симуляций — значительное сокращение времени расчёта
ЭМП-симуляция (Электромагнитные переходные процессы)
Моделирование мгновенных значений (трёхфазное, разрешение микросекунды):
- Полное электромагнитное моделирование переходных процессов — от микросекунд до секунд
- Системы переменного и постоянного тока — включая VSC-HVDC, LCC-HVDC и гибридные HVDC
- Моделирование силовой электроники: преобразователи, FACTS, инверторы СНЭС
- Частотно-зависимые модели кабелей — точное представление распространения волн
- Исследования перенапряжений при ударах молнии и коммутациях
- Параллелизация с автоматическим или пользовательским разбиением сети (2026) — существенное ускорение ЭМП-расчётов для крупных сетей
- Интерфейс FMU (Functional Mock-Up Units) через FMI 2.0 и FMI 3.0 — импорт и экспорт
- Модели предохранителей с полными характеристиками пропускания для комбинированных статических и динамических симуляций
Гармоники и качество электроэнергии
- Расчёт гармоник в установившемся режиме — частотный анализ распространения гармоник
- Временной ряд гармоник — учёт изменения нагрузки во времени
- Расчёт помехоустойчивости оборудования
- Коэффициенты нелинейных искажений (THD), вклад отдельных источников гармоник
- Фликер, несимметрия, провалы напряжения
- Оценка соответствия стандартам IEC 61000 и EN 50160
Расчёт мощности короткого замыкания сети (PSC) и оценка ЭМС
- Анализ соотношения мощности КЗ сети к мощности присоединяемого оборудования
- Оценка допустимости включения крупных нелинейных потребителей
Релейная защита и автоматика (РЗА)
PowerFactory содержит полноценную подсистему расчёта РЗА, интегрированную с расчётами КЗ:
Расчёт уставок и координация РЗА
- Параметрирование уставок защит непосредственно в модели сети
- Автоматическое построение карты избирательности — временны́е диаграммы с наложенными характеристиками всех защит в зоне
- Проверка избирательности: выявление зон с нарушением ступеней выдержки времени
- Расчёт коэффициентов чувствительности защит к токам КЗ
- Динамическое моделирование поведения защит при КЗ в RMS/ЭМП-симуляции — проверка времени отключения
Типы защит
- Токовые защиты: МТЗ (максимальная токовая), ДЗТ (дифференциальная токовая), токовая отсечка
- Дифференциальная защита: шин, трансформаторов, линий (87-функция)
- Дистанционная защита (21): полное моделирование характеристик, зонирование
- Защита от КЗ на землю: нулевая последовательность, направленная земляная
- Защиты напряжения и частоты: от перенапряжения/недонапряжения (27/59), АЧР/АВР (81)
- Дуговые защиты: по стандарту IEEE 1584
Субмодуль РЗА
Обособленный субмодуль для систематических расчётов защит в больших разветвлённых сетях:
- Пакетный расчёт уставок для сотен защит
- Автоматическое формирование отчётов
- Выявление конфликтных уставок
Интеграция ВИЭ и современные технологии
Ветровые электростанции
- Библиотека моделей ветроустановок по IEC 61400-27-1 (типы 1–4)
- WECC RMS-модели ветроустановок для исследований энергосистемы США/Канады
- Моделирование систем управления целых ветропарков (WFC, Wake Effect)
- Анализ поведения ветропарка при КЗ, ФРТ (fault ride-through)
- Оценка вклада в ток КЗ — важный вопрос для современных инверторных источников
Солнечные электростанции (PV)
- Модели инверторов сетевого питания, двусторонние и трёхфазные конфигурации
- Расчёт выработки с учётом метеоданных (временны́е ряды из файлов метеостанций)
- Динамическое поведение при возмущениях в сети — LVRT/HVRT
- Модели встраивания в энергосистему по национальным требованиям (VDE-AR-N 4120 и аналоги)
Системы накопления энергии (СНЭС/BESS)
- Агрегированные и детальные модели аккумуляторных систем
- Стратегии управления: пиковое сглаживание, первичное регулирование частоты, оказание вспомогательных услуг
- Совместное моделирование с возобновляемыми источниками в гибридных микросетях
HVDC (Высоковольтные постоянного тока)
- LCC-HVDC (передачи на тиристорных преобразователях) — традиционный HVDC
- VSC-HVDC (на транзисторах IGBT) — кабельные системы, офшорная ветроэнергетика
- Мульти-терминальные HVDC-системы (MT-HVDC) — моделирование будущих постоянноточных сетей
- Связь между ЭМП-моделью преобразователя и RMS-моделью сети — интерфейс «динамические фазоры»
- Активное управление мощностью в реальном времени при расчётах потокораспределения
Микросети и активные распределительные сети
- Изолированная работа (island mode) — поддержание частоты и напряжения без связи с энергосистемой
- Переход от параллельной работы к изолированной и обратно
- Виртуальный синхронный генератор (Virtual Synchronous Generator, VSG)
- Управление потребителями (demand response)
Скриптование и автоматизация
DPL (DIgSILENT Programming Language)
Встроенный язык программирования PowerFactory для автоматизации расчётов:
- Синтаксис, аналогичный C/Pascal
- Доступ ко всем объектам базы данных модели сети
- Расчётные циклы: параметрические исследования, анализ чувствительности, перебор сценариев
- Автоматическое изменение топологии сети, параметров оборудования
- Формирование табличных и графических отчётов
- Пакетные расчёты — последовательный запуск сотен сценариев без участия пользователя
- Встроенные диалоговые интерфейсы — создание пользовательских форм для ввода данных
Примеры задач DPL-скриптов:
- Автоматический расчёт токов КЗ для всех узлов сети с формированием сводной таблицы
- Параметрическое исследование влияния уровня короткого замыкания шин ВН на динамическую устойчивость
- Оптимизация уставок релейной защиты методом полного перебора сценариев КЗ
- Расчёт режимов для 8760 часов года из файла суточных нагрузок
Python API
Начиная с PowerFactory 2019+, Python является полноценным альтернативным интерфейсом к движку расчётов:
- Доступ ко всем объектам и функциям PowerFactory через Python-интерфейс
- Интеграция с внешними библиотеками: NumPy, Pandas, Matplotlib, SciPy
- Разработка плагинов и надстроек на Python
- Совместная работа с Jupyter Notebook для интерактивного анализа
Пример: интеграция с Pandas
import powerfactory as pf
import pandas as pd
app = pf.GetApplication()
net = app.GetActiveProject()
# Получить все нагрузки в сети
loads = net.GetContents('*.ElmLod', 1)
data = [{'name': l.loc_name, 'P': l.plini, 'Q': l.qlini} for l in loads]
df = pd.DataFrame(data)
print(df.sort_values('P', ascending=False).head(20))
Интеграция с внешними системами
- CIM/CGMES — обмен моделями сетей в формате ENTSO-E; импорт из ГИС-систем
- PSS/E .raw — импорт/экспорт моделей PowerWorld/PSSE
- SCADA/OPC — подключение к реальным данным реального времени
- ODBC — подключение к реляционным базам данных (MS SQL, Oracle, PostgreSQL)
- PSCAD/EMTP — обмен моделями для ЭМП-симуляций
- MATLAB/Simulink — через интерфейс FMI или внешние DLL
Гибридное моделирование с Modelica
PowerFactory поддерживает Modelica — открытый стандарт объектно-ориентированного физического моделирования:
- Написание моделей компонентов на языке Modelica непосредственно в PowerFactory
- Смешанное моделирование: Modelica-компоненты и стандартные элементы PowerFactory в одной схеме
- Доступ к библиотекам Modelica (стандартная библиотека, OpenIPSL и др.)
- Экспорт Modelica-моделей в формате FMU для использования в других инструментах
- Импорт FMU из MATLAB/Simulink, Dymola, OpenModelica в PowerFactory
Параллельные вычисления и производительность
PowerFactory 2025–2026 значительно расширил возможности параллельного выполнения расчётов:
- Параллельные RMS-симуляции: автоматическое распределение нескольких сценариев на ядра процессора
- Параллельные ЭМП-симуляции: разбиение крупной сети на подсети с параллельным вычислением (автоматическое или пользовательское) — критически важно для ЭМП-моделирования офшорных ветропарков, многотерминальных HVDC и крупных промышленных сетей
- Многопользовательский режим: параллельная работа нескольких специалистов в одной базе данных PowerFactory Server
- Расчёты Монте-Карло и вероятностные исследования с параллельным выполнением итераций
Расчётные инструменты для планирования сетей
Анализ надёжности
- N-1-анализ — автоматическая проверка допустимости режима при отключении каждого элемента
- Расчёт недоотпуска электроэнергии (ENS — Energy Not Served)
- Вероятностные показатели надёжности: SAIDI, SAIFI, CAIDI для распределительных сетей
Оптимальное потокораспределение (OPF)
- Минимизация потерь / минимизация стоимости генерации
- Оптимизация положений РПН, реактивной мощности, распределения нагрузки
- Ограничения: пропускная способность линий, пределы напряжения, генераторные ограничения
Квазидинамическая симуляция (QDS)
Временны́е ряды для 24 часов/1 недели/1 года — не полная динамика, но учёт медленных изменений:
- Суточные графики нагрузки и генерации
- Оценка ежечасного напряжения при росте солнечной генерации
- Зарядка и разрядка СНЭС в суточном цикле
DIgSILENT PowerFactory vs конкуренты
| Функция | PowerFactory | PSS/E | ETAP | PSCAD |
|---|---|---|---|---|
| Потокораспределение | ✅ Полное | ✅ | ✅ | Ограниченно |
| Расчёт КЗ (МЭК 60909) | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ |
| RMS-устойчивость | ✅ | ✅ | Ограниченно | ❌ |
| ЭМП-симуляция | ✅ Встроенная | ❌ Отдельный продукт | ❌ | ✅ (специализация) |
| HVDC (VSC + LCC) | ✅ | ✅ | Ограниченно | ✅ |
| Модели ВИЭ IEC 61400-27 | ✅ | Частично | Ограниченно | Ограниченно |
| Расчёт РЗА | ✅ Встроенный | ❌ | ✅ | ❌ |
| Дуговая защита (IEEE 1584) | ✅ | ❌ | ✅ | ❌ |
| Python-скриптование | ✅ | ✅ | Ограниченно | ❌ |
| Modelica-интеграция | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ |
| CIM/CGMES-интерфейс | ✅ | Ограниченно | ❌ | ❌ |
| Многопользовательский БД-сервер | ✅ | ❌ | ✅ | ❌ |
| Целевая аудитория | ТСО/ДСО, исследования, ВИЭ | ТСО, крупные сети | Промышленность, РЗА | ЭМП-специалисты |
PowerFactory vs PSS/E: PSS/E — многолетний стандарт в среде операторов передающих сетей, особенно в Северной Америке. Превосходит PowerFactory в совместимости с американскими рабочими процессами (WECC, NERC). PowerFactory опережает по интегрированности: ЭМП, гармоники, РЗА и распределение — всё в одном приложении. Для европейских и международных расчётов PowerFactory — выбор большинства ТСО.
PowerFactory vs ETAP: ETAP исторически сильнее в промышленных приложениях — системы электроснабжения нефтяных платформ, заводов, крупных объектов. PowerFactory превосходит в моделировании энергосистем, ВИЭ, HVDC и ЭМП. Многие крупные EPC-компании используют обе системы для разных этапов проекта.
PowerFactory vs PSCAD: PSCAD — специализированный инструмент для ЭМП-симуляций с графическим языком схем. PowerFactory охватывает ЭМП как одну из многих функций и выигрывает по интеграции с остальными расчётами; PSCAD предпочтителен, когда нужна детальная проработка только ЭМП-сценария с полными схемами коммутации.
Применение в российской электроэнергетике
DIgSILENT PowerFactory используется в ключевых структурах российской электроэнергетики:
Системный оператор (СО ЕЭС)
Расчёты установившихся режимов, анализ динамической устойчивости при планировании ремонтной кампании, расчёты допустимых перетоков между энергорайонами. PowerFactory обеспечивает импорт расчётных схем из форматов, используемых в российских нормативных документах.
Россети / МРСК
Расчёты токов КЗ для выбора коммутационной аппаратуры, координация уставок РЗА в распределительных сетях 110 кВ и ниже, расчёты потокораспределения для оценки пропускной способности питающих центров.
Проектные институты (ВНИПИ-ВЕТЕР, НИПИ «Электрические системы» и аналоги)
Проектирование схем выдачи мощности ВЭС и СЭС, расчёты токов КЗ для выбора оборудования, расчёты динамической устойчивости для соответствия требованиям ПТЭ/СТО Россетей.
Промышленная энергетика (нефтяная, газовая, металлургия)
Расчёты систем электроснабжения промышленных предприятий, выбор уставок РЗА технологических объектов, расчёты дуговой защиты для обеспечения безопасности персонала.
Научные организации и вузы
ИСЭМ СО РАН, МЭИ, СПбПУ, НИУ «МЭИ» и другие профильные организации используют PowerFactory для исследований в области устойчивости, автоматического регулирования и развития сетей с высокой долей ВИЭ.
Требования к системе и лицензирование
Системные требования (PowerFactory 2026):
- ОС: Windows 10/11 (64-бит), Windows Server 2016/2019/2022
- CPU: Современный многоядерный (для параллельных ЭМП/RMS-расчётов — 8+ ядер рекомендуется)
- ОЗУ: 8 ГБ минимум; 32–64 ГБ для крупных ЭМП-моделей и параллельных расчётов
- Видеокарта: DirectX 11 с 4 ГБ VRAM рекомендуется для интерактивной работы с крупными сетями
- Жёсткий диск: 10 ГБ для установки; значительно больше для хранения баз данных и результатов
Варианты лицензирования:
- Node-locked license — привязана к конкретной машине; базовый вариант
- Floating license (сетевая) — через сервер лицензий, может использоваться на любом ПК в сети организации
- PowerFactory Server — многопользовательский сервер баз данных для совместной работы нескольких специалистов в единой модели
- Модульная структура: базовый пакет + дополнительные лицензии на ЭМП, параллельные расчёты, скриптование, субмодуль РЗА
- Академические лицензии — для вузов и научных организаций (по специальным программам DIgSILENT)
Часто задаваемые вопросы
Поддерживает ли PowerFactory расчёты по ГОСТ/СТО или только по МЭК? PowerFactory реализует расчёт токов КЗ по МЭК 60909, который лежит в основе российской нормативной базы (ГОСТ Р 52735 и аналоги). Для специфических российских алгоритмов (например, по методикам РД 153-34.0-20.527-98 и т.п.) возможна настройка через DPL-скрипты. Ряд российских организаций использует PowerFactory именно в связке с DPL-скриптами, адаптированными под внутренние нормативы.
Есть ли русскоязычный интерфейс или документация? Интерфейс программы — английский. Техническая документация DIgSILENT — на английском и немецком. Академические курсы и тренинги DIgSILENT проводятся на английском. Для российского рынка существуют независимые обучающие материалы и курсы на русском языке, подготовленные партнёрами DIgSILENT и профильными вузами.
Как PowerFactory работает с форматами данных российских ГИС-систем? PowerFactory поддерживает импорт через стандарт CIM/CGMES — международный стандарт обмена моделями энергосистем. Ряд российских ГИС-решений поддерживает экспорт в CIM. Также возможен импорт через ODBC из баз данных и через CSV-файлы с помощью DPL-скриптов.
Сколько стоит PowerFactory? DIgSILENT не публикует фиксированный прейскурант. Стоимость зависит от модульного состава лицензии, типа (node-locked / floating), числа параллельных расчётных ядер и категории пользователя (коммерческий / академический). Для коммерческих пользователей — переговорное ценообразование через авторизованных партнёров или DIgSILENT напрямую.
Итог
DIgSILENT PowerFactory 2026 остаётся мировым эталоном для комплексного анализа электроэнергетических систем — от расчёта потокораспределения и токов КЗ до сложнейших ЭМП-симуляций многотерминальных HVDC-систем с интегрированными возобновляемыми источниками. Интегрированность всех видов расчётов в единой базе данных модели, мощная система скриптования на DPL и Python, поддержка Modelica, новые возможности параллельных вычислений в версии 2026 и соответствие актуальным стандартам ВИЭ (IEC 61400-27, WECC) делают его инструментом выбора для ведущих операторов энергосистем, проектных организаций и исследовательских центров по всему миру — в том числе в России и СНГ.
По вопросам лицензирования обращайтесь в Telegram: t.me/DoCrackMe
Смотрите также: ETAP 24 — расчёт электрических систем промышленных объектов | PSCAD — ЭМП-симуляция силовых систем | PSS/E — программное обеспечение для моделирования энергосистем
